O CAN Bus (ou Barramento Controller Area Network) foi desenvolvido pela empresa alemã Robert BOSCH e disponibilizado em meados dos anos 80. Sua aplicação inicial foi realizada em ônibus e caminhões. Atualmente, é utilizado na indústria, em veículos automotivos, navios e tratores, entre outros.

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Roteamento das Mensagens (os nodos do CAN não necessitam de nenhuma informação da configuração do sistema) então temos:

• Sistema Flexível: novos nodos podem ser inseridos na rede, sem que seja necessária a reconfiguração do hardware ou software;

• Filtro de Mensagens: cada conteúdo de mensagem tem um identificador, permitindo que todos os nodos da rede decidam, independetemente, se aceitam a mensagem.

• O identificador da mensagem define uma prioridade estática para a mesma durante o acesso ao barramento.

• Determinado nodo na rede pode solicitar dado para outro nodo. A resposta do outro nodo se dará numa mensagem com o mesmo identificador do requisitor.

Estatísticas (dados da BOSCH):

• O tempo entre a detecção de erro em alguma mensagem, cancelamento da mesma e o reenvio dela com a correção, é de aproximadamente 29 tempos de bit;

• Com o sistema de detecção de erros do CAN, a probabilidade de ocorrer um erro não detectado em uma mensagem é de 1 em 1.000.000.000.000;

• Teoricamente, não há limites de nodos na rede. A partir disso deve-se analisar os tempos de delay, e as restrições elétricas.

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A velocidade de transmissão dos dados é inversamente proporcional ao comprimento do barramento. A maior taxa de transmissão especificada é de 1Mbps considerando-se um barramento de 40 metros. A Figura 1 representa a relação entre o comprimento da rede (barramento) e a taxa de transmissão dos dados.

Figura 1

Considerando o CAN fundamentado em 3 fios, CAN_H, CAN_L, GND, dois quais apenas o GND não deve ser trançado. Os dados enviados através da rede devem ser interpretados pela análise da diferença de potencial entre os fios CAN_H e CAN_L. Por isso, o barramento CAN é classificado como Par Trançado Diferencial. Este conceito atenua fortemente os efeitos causados por interferências eletro-magnéticas, uma vez que qualquer ação sobre um dos fios será sentida também pelo outro, causando flutuação em ambos os sinais para o mesmo sentido e com a mesma intensidade. Como o que vale para os módulos que recebem as mensagens é a diferença de potencial entre os condutores CAN_H e CAN_L (e esta permanecerá inalterada), a comunicação não é prejudicada.

• Nível de Bit:

  • Bit Stuffing: a cada 5 bits iguais seguidos, é colocado um bit contrário, a fim de verificar se houve alguma interferência na mensagem, tendo em vista que o erro seria detectado no caso de haver 6 bits iguais seguidos.

  • Bit Monitoring: Após a escrita de um bit dominante, o módulo transmissor verifica o estado do barramento. Se o bit lido for recessivo, significará que existe um erro no barramento.

• Nível de Mensagem:

  • Cyclic Redundancy Checksum: parte da mensagem, composta por 15 bits, a partir da qual se fará uma checagem a fim de verificar a correção da mensagem.

  • Frame Check: Os módulos receptores analisam o conteúdo de alguns bits da mensagem recebida. Estes bits (seus valores) não mudam de mensagem para mensagem e são determinados pelo padrão CAN.

  • Acknowledgment Error Check: Os módulos receptores respondem a cada mensagem íntegra recebida, escrevendo um bit dominante no campo ACK de uma mensagem resposta que é enviada ao módulo transmissor. Caso esta mensagem resposta não seja recebida (pelo transmissor original da mensagem), significará que, ou a mensagem de dados transmitida estava corrompida, ou nenhum módulo a recebeu.

  • Além disso, a cada mensagem erroneamente transmitida ou recebida, um contador de erros é incrementado em uma unidade nos módulos receptores, e em oito unidades no transmissor. Módulos com estes contadores iguais a zero são considerados Normais. Para os casos em que os contadores contêm valores entre 1 e 127, os módulos são considerados Error Active. Contadores contendo valores entre 128 e 255 colocam os módulos em condição de Error Passive. Finalmente, para contadores contendo valores superiores a 255, os módulos serão considerados em Bus Off e passarão a não mais atuar no barramento. Estes contadores também são decrementados a medida que mensagens corretas são recebidas, o que reduz o grau de incerteza em relação a atividade dos módulos ora com contadores contendo valores diferentes de zero e possibilita novamente a plena participação deles no barramento.